JP2011105973A

JP2011105973A - 耐アルカリ性に優れた二相ステンレス鋼

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Publication number: JP2011105973A
Application number: JP2009260119A
Authority: JP
Inventors: Hideya Kaminaka; 秀哉上仲; Junichi Higuchi; 淳一樋口; Yoshiaki Yamade; 善章山出; Shuji Yoshida; 修二吉田; Junko Imamura; 淳子今村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-11-13
Also published as: EP2500444A4; WO2011059030A1; KR101464840B1; CA2779891A1; EP2500444A1; CN102712971A; KR20120076392A; CA2779891C; US8603263B2; JP5018863B2; CN102712971B; US20120244031A1

Abstract

【課題】耐アルカリ性、特に高温濃厚アルカリ溶液に対する耐食性、および溶接性に優れた二相ステンレス鋼を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｃｒ：２５．０％以上２８．０％未満、Ｎｉ：６．０％以上１０．０％以下、Ｍｏ：０．２％以上３．５％以下、Ｎ：０．５％未満、およびＷ：３．０％以下を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐アルカリ性、特に高温濃厚アルカリ溶液に対する耐食性に優れた二相ステンレス鋼に関する。

種々の化学プラントの構成材料には、十分な強度とともに優れた耐食性が要求される。要求される耐食性における具体的な要求特性はそのプラントによってさまざまであり、耐酸性が求められる場合もあれば、耐アルカリ性が求められる場合もある。

耐アルカリ性の一例として、ソーダ電解プラントに使用される材料は、高温濃厚アルカリ環境に耐えることが求められる。
そのような材料として、純Ｔｉ，Ｔｉ合金、純Ｎｉ等が例示されるが、これらはいずれも高価な金属であり、大規模なプラントに適用することは現実的でない。このため、相対的に安価なステンレスが使用されることが多いものの、その耐食性は上記の金属に比べると十分ではない。そこで、このようなプラントにおいては、頻繁に部材の交換を行いながら操業する手段が採用されている。しかしながら、この交換作業は生産性の低下や製品コストの上昇をもたらすため、耐食性に優れるステンレスが求められていた。

プロセスに高温濃厚アルカリ環境に適用できるステンレス鋼は、高Ｃｒ含有量のフェライト系ステンレスであり（例えば非特許文献１および２参照。）、そのようなステンレス鋼としてＳＵＳ４４７Ｊ１（３０Ｃｒ-３Ｍｏ）が例示される。しかしながら３０質量％程度の高含有量でＣｒを含むステンレス鋼は製造が難しいため、入手性が悪い。また、入手できたとしてもプラント設備を製造する場合における加工性に劣り、特に溶接部における耐食性の劣化が著しい。このような問題点を有しているため、普及していないのが現状である。

高温濃厚アルカリ環境でも比較的マイルドな条件では、加工性と耐食性のバランスで二相ステンレスの一部が使用されることがある。たとえば、特許文献１にはＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌが好適との記述があるが、高温濃厚アルカリ環境に十分な耐食性を有するとは言えない。

特許第３６２０２５６号公報

日本金属学会誌第４３巻第６号５２７−５３１日本金属学会誌第４４巻第５号５８２-５８５

本発明は、耐アルカリ性、特に高温濃厚アルカリ溶液に対する耐食性に優れた二相ステンレス鋼を提供することを目的とする。

上記の課題の解決するために提供される本発明は次のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｃｒ：２５．０％以上２８．０％未満、Ｎｉ：６．０％以上１０．０％以下、Ｍｏ：０．２％以上３．５％以下、Ｎ：０．５％未満、およびＷ：３．０％以下を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する耐アルカリ性用途に用いられる二相ステンレス鋼。

（２）前記二相ステンレス鋼中のフェライト量が、４０質量％以上であることを特徴とする、上記（１）に記載の、二相ステンレス鋼。
（３）前記二相ステンレス鋼の表層から０．５ｍｍ厚の間に存在するフェライト相の数が、１５以上であることを特徴とする、上記（１）〜（２）のいずれかに記載の、二相ステンレス鋼。

（４）前記二相ステンレス鋼の、圧延長手断面のオーステナイト粒の平均長軸粒径が３５０μｍ以下であることを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の、二相ステンレス鋼。

本発明により、ソーダ電解等に代表される高温濃厚アルカリ環境においても、優れた耐久性を有する二相ステンレス鋼が提供される。しかも、本発明に係るステンレス鋼は溶接等の施工の面で大きな問題（溶接部の過度の硬化など）を生じにくい。このため、本発明に係るステンレス鋼からなる鋼材は、高温濃厚アルカリ環境を有する化学プラントなどに好適に適用できる。

本発明に係る鋼板における、腐食減量のフェライト量に対する依存性を示すグラフである。本発明に係る鋼板における、腐食減量のフライト相数（フェライト存在指数）に対する依存性を示すグラフである。本発明に係る鋼板における、オーステナイト粒の平均長軸径に対する腐食減量の依存性を示すグラフである。

本発明の耐アルカリ性に優れた二相ステンレス鋼について以下に説明する。
１．化学組成
本発明に係る二相ステンレス鋼は、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｃｒ：２５．０％以上２８．０％未満、Ｎｉ：６．０％以上１０．０％以下、Ｍｏ：０．２％以上３．５％以下、Ｎ：０．５％未満、およびＷ：３．０％以下を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する。

以下に各元素について詳しく説明する。なお、鋼成分の含有量についての「％」は質量％を意味する。
Ｃ：０．０３％以下
Ｃはオーステナイト生成元素であり、強度を向上させるのに有効な元素である。しかしながら、過度に含有する場合には、加工性および耐食性に影響を及ぼす各種炭化物が析出してしまう。そこで、この炭化物の生成を抑制するために、Ｃの含有量を０．０３％以下とする。好ましいＣ含有量は０．０２０％以下である。

Ｓｉ：０．５％以下
Ｓｉは、量産鋼においてはＡｌと同様に有効な脱酸元素であるが、過度に含有する場合には耐食性が低下したり、成形性が低下したりする傾向を示す。したがって、鋼中のＳｉは、０．５％以下の範囲で含有させる。Ｓｉ含有量の下限は特に限定されないが、０．０１％未満では脱酸が不十分となることが懸念される。好ましいＳｉ含有量の範囲は０．０５％以上０．３％以下である。

Ｍｎ：２．０％以下
Ｍｎは有効なオーステナイト相安定化元素である。ただし、この観点からは、２．０％を超えて含有させても効果は飽和する。むしろ、過度に含有させると耐食性の低下をもたらすことが懸念される。したがって、Ｍｎは２．０％以下の範囲で含有させる。オーステナイト相の安定化効果を経済性高く得る観点から、Ｍｎ含有量の範囲は０．３％以上１．７％以下とすることが好ましい。

Ｐ：０．０４％以下
鋼中のＰ含有量は、０．０４％以下とする。本発明に係る鋼においては、ＰはＳと並んで最も有害な不純物である。低ければ低い程望ましい。

Ｓ：０．００３％以下
鋼中のＳ含有量は、０．０１％以下とする。本発明に係る鋼においてＳはＰと並んで最も有害な不純物であるから、Ｓ含有量は低ければ低いほど望ましい。鋼中共存元素および鋼中のＳ量に応じて、Ｍｎ系硫化物、Ｃｒ系硫化物、Ｆｅ系硫化物、あるいは、これらの複合硫化物および酸化物との複合非金属介在物としてほとんどが析出する。しかしながら、いずれの組成の非金属介在物も、程度の差はあるものの腐食の起点として作用し、不動態皮膜の維持、腐食溶出抑制に有害である。通常の量産鋼の鋼中Ｓ含有量は、０．００５％超え０．００８％以下であるが、上記の有害な影響を防止するためには０．００３％以下に低減する。望ましい鋼中Ｓ含有量は０．００２％以下であり、最も望ましい鋼中Ｓ含有量レベルは、０．００１％未満であり、低ければ低い程よい。なお、工業的量産レベルで０．００１％未満とすることは、現状の精錬技術をもってすれば製造コストの上昇もわずかであり、全く問題ない。

Ｃｒ：２５．０％以上２８．０％未満
Ｃｒは、不動態皮膜における主たる構成元素の一つである。このため、耐食性を確保する上で重要な元素であり、Ｃｒ含有量が過度に少ない場合には耐食性が低下する。したがって、その含有量は２５．０％以上とする。一方、Ｃｒはフェライト生成元素であるため、Ｃｒ含有量が２８．０％以上となると、オーステナイト相がその他合金成分の調整によっても不安定性になり、二相組織を安定的に得ることが困難となる。また、溶接熱による影響を受けやすくなり溶接部の硬度が過度に高まる、熱間加工においてフェライト粒の不均一変形によるジリングが発生するなどの問題を生ずることが懸念される。したがって、Ｃｒ含有量は２５．０％以上２８．０％未満とする。好ましいＣｒ含有量は２６．０％以上２８．０％未満である。

Ｎｉ：６．０％以上１０．０％以下
Ｎｉはオーステナイト生成元素であり、耐アルカリ性に優れ、かつ加工性に優れる二相組織を安定的に得るために６．０％以上含有させる。ただし、過度に多量に含有させると製造が困難となる。また、高温濃厚アルカリに対する耐性が低下する。したがって、Ｎｉ含有量の上限は１０．０％とする。好ましいＮｉ含有量の範囲は６．０％以上９．５％以下である。

Ｎ：０．５％未満
Ｎはオ−ステナイト形成元素として、オーステナイト相バランス調整に有効であるとともに、耐食性を向上させることに寄与する元素であるが、過度に多量に含有させると溶接時に気泡が発生したり窒化物が発生したりするため、加工性を劣化させることが懸念される。したがって、Ｎ含有量は０．５％未満とする。下限は特に限定されない。上記のＮの作用を安定的に得る観点から、Ｎ含有量を０．３０％超とすることが好ましい。

Ｍｏ：０．２％以上３．５％以下
Ｍｏはフェライト生成元素であり、二相ステンレス鋼では耐食性、特に耐孔食性を改善する合金成分である。したがって、Ｍｏ含有量は０．２％以上とする。しかしながら、過度に多量に含有させると、シグマ相等の金属間化合物の析出回避が困難となり、鋼の脆化の問題が顕在化し、生産が困難となったり、溶接部において耐食性が著しく低下したりする場合もある。したがって、Ｍｏ含有量の上限を３．５％以下とする。好ましいＭｏ含有量の範囲は０．５％以上３．０％以下である。

Ｗ：３．０％以下
Ｗは、Ｍｏと同様に耐食性を改善する効果がある。Ｗを含有させたことの効果を安定的に得る観点から、０．１％以上含有させることが好ましい。しかしながら、過度に多量に含有させると加工性が劣化したり、溶接熱による影響を受けやすくなり溶接部の硬度が過度に高まったりするなどの問題を生ずることが懸念される。したがって、Ｍｏ含有量の上限を３．０％とする。耐食性と加工性とを高度に両立させる観点から、Ｗ含有量とＭｏ含有量との合計含有量を１．０％以上５．０％以下とすることが好ましい。

上記の元素以外は、Ｆｅおよび不純物である。ここで、不純物とは、鋼の生産において不可避的に混入する元素を意味する。そのような不純物を例示すればＡｌ、Ｏなどが挙げられる。これらの含有量の範囲を一例として示せば、Ａｌ（酸可溶性Ａｌ）：０．０２５％以下、Ｏ（鋼中全酸素濃度）：０．０１０％以下である。

２．金属組織
本発明に係るステンレス鋼は二相ステンレス鋼であるから、フェライト相とオーステナイト相とからなる。アルカリ環境化においては、オーステナイト相がフェライト相に優先して腐食するため、耐アルカリ性、特に高温濃厚アルカリ溶液に対する耐食性の観点からは、オーステナイト相の含有量（単位：質量％）が少なくフェライト相の含有量、つまりフェライト量が多いことが好ましい。フェライト量が過度に少ない場合には、オーステナイト相が腐食することにより、残留するフェライト相が脱落して大規模な腐食が発生してしまう。したがって、フェライト量は４０質量％以上であることが好ましい。さらに好ましいフェライト量は４３質量％以上である。なお、フェライト量は公知の測定装置を用いて測定すればよい。

耐食性を特に安定的に得る観点から、二相ステンレス鋼の表層から０．５ｍｍ厚の間（すなわち表面部）に存在するフェライト相の数（以下、「フェライト相数」ともいう。）が、１５以上であることが好ましい。このフェライト相数の測定方法を、ステンレス鋼が鋼板の場合を例として説明する。

ステンレス鋼板の厚み方向と圧延長手方向とを含む面が切断面になるようにステンレス鋼板を切断する。その切断面の表面から０．５ｍｍまでの領域（以下、「表面部断面」という。）が含まれるように観察試料をさらに切り出す。この観察試料を樹脂に埋め込むなどの前処理を行い、さらに公知の方法で研摩およびエッチングして、表面部断面を観察可能とする（以下、この観察可能にされた表面部断面を「観察面」という。）。この観察面における、鋼板の表面の任意の点を測定開始点として選択する。その測定開始点から、鋼板の厚み方向で０．５ｍｍ中心側に移動した点を測定終了点とする。測定開始点と測定終了点とを結ぶ線を計測線として設定し、この計測線が横切るフェライト相の数をフェライト相数として測定する。このフェライト相数が１５以上であるか否かを、鋼板が特に優れた耐食性を有するか否かの判断基準とする。具体的には、電子顕微鏡を用いて、この観察面を例えば観察倍率４００倍で厚み方向に連続的に観察し、得られた複数の観察画像を連結して表面から０．５ｍｍの領域を含む画像を用意する。この画像について任意の測定開始点を設定して、上記の方法によりフェライト相数を求めればよい。なお、一観察面において測定開始点を複数設定し、その観察面から複数のフェライト相数を求め、その平均を求めてもよい。測定結果の信頼性を高める観点からは、一観察面についてフェライト相数を５回以上求め、最小値および最大値を削除した３回以上分について平均値を求めることが好ましい。

また、オーステナイト相が小さい方が、オーステナイト相が腐食したときのフェライト相に与える影響が少ない。したがって、オーステナイト相の形状は、圧延長手断面の平均長軸径として３５０μｍ以下であることが好ましい。ステンレス鋼のオーステナイト相の平均長軸径の計測方法は特に限定されない。ステンレス鋼板についての計測方法の一例を挙げれば、次のとおりである。上記の方法で得た圧延長手断面についての観察面の一部を、電子顕微鏡を用いて、例えば倍率２００倍で観察し、一観察視野において少なくとも５個以上のオーステナイト相について長軸径を測定する。測定された５個以上の長軸データのうち、最小値と最大値とを除くデータ（３個以上）について平均値を求め、これをオーステナイト相の平均長軸径とする。平均長軸径のデータの信頼性を高める観点から、一つの鋼板について複数の圧延長手断面についての観察面を用意し、これらの観察面を観察することにより平均長軸径の計測結果を複数得て、さらにこれらを平均して、その鋼板の平均長軸径としてもよい。

３．製造方法
本発明に係るステンレス鋼は、上記の組成上の特徴を有していれば、ステンレス鋼の製造方法として一般的に行われる製造方法を実施することで、優れた耐アルカリ性、特に高温濃厚アルカリ溶液に対する耐食性に優れるとともに溶接性にも優れた（溶接時の加熱によっても過度に硬化しない）二相ステンレス鋼材として得ることができる。ただし、次に記載される製造方法を採用すれば、上記の金属組織上の好ましい特徴を有するステンレス鋼板を安定的に得ることが実現される。

（１）溶製
特に限定されない。公知技術に基づき、例えば真空誘導溶解炉などを用いて、材料を溶解し、所望の鋼組成を有するステンレス鋼を溶製すればよい。

（２）鍛造
溶製されたステンレス鋼の溶鋼からなる鋼素材について鍛造を行う。この鋼素材は溶製過程から直接得て鍛造に供してもよいし、溶製されたステンレス鋼を一旦所定の形状に冷却し、その後加熱して鍛造に供してもよい。鍛造温度は１２００℃超とすることが、生成されるステンレス鋼板中のフェライト相の体積率を高める観点から好ましい。

鍛造の加工度は特に限定されない。加工度が大きく、さらに加工が等方的に行われる場合には、オーステナイト相の形状が小さく、かつ等粒状となるため、圧延長手断面のオーステナイト粒の平均長軸粒径が３５０μｍ以下となりやすく、好ましい。

（３）熱間圧延
熱間圧延の加熱温度を高める、具体的には１２００℃超とすることが、フェライト相の体積率を高める観点から好ましい。

圧延の方向については、仕上げ時に幅となる方向を、最初のヒート(１ヒート目)で長手方向に圧延し、その後は９０度回転させて圧延する「１ヒート目クロス圧延」を採用することが好ましい。仕上げ時に幅となる方向に加工を加えるため、仕上げ後のオーステナイト粒の長軸径を短くすることができる。
仕上圧延前の再加熱温度は、フェライト相の体積率を高める観点から１１００℃以上とすることが好ましい。

（４）冷間圧延、溶体化処理
必要に応じ、熱間圧延後の鋼板について冷間圧延を行ってもよい。冷間圧延において再結晶温度以下で加工を行うことで、鋼板中に加工歪を与えることができる。この冷間圧延により加えられた加工歪がその後の溶体化処理工程で再結晶の核となり、結晶粒を微細化することが可能であり、結果としてオーステナイト長軸径を短くすることができる。

溶体化処理の条件は特に限定されないが、フェライト相の体積率を高める観点から、処理温度を高めることが好ましい。

実施例１
鋼組成が耐食性および溶接性（硬度変化）に与える影響について調査した結果を以下に示す。

真空誘導溶解炉によって表１に示す組成（単位：質量％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物）のステンレス鋼を１５０ｋｇ溶製し、１２５０℃に加熱後、熱間鍛造により８０ｍｍ厚のインゴットに加工した。続いて、３ヒートの熱間圧延を施して肉厚１０ｍｍの鋼板とした。なお、熱間圧延加工中に鋼材温度が９５０℃以下になった場合に１１５０℃まで再加熱した。その後、溶体化処理熱処理（１１２０℃で２５分間加熱後、水冷）を施し、所定寸法の試験片を切り出し腐食試験・溶接性試験等を実施した。

なお、表１中における「＊」が付された値は、本発明に係る化学組成から外れていることを意味する。
表１に記載される組成の鋼材の他に、従来材料として市中で入手できるＳＵＳ３１６Ｌの１５ｍｍ厚材、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌの１０ｍｍ厚材を入試し、比較に用いた。

試験１（腐食試験）
溶体化処理後の鋼板から、幅１０ｍｍ×長さ４０ｍｍ×厚さ３ｍｍの試験片を切り出し、番手６００番の研磨紙を用いて、その表面全面の湿式研摩を行った。１７０℃に維持された試験用腐食液（組成：４８％ＮａＯＨ）が入っているオートクレーブに研摩後の試験片を投入し、７６時間放置することにより腐食試験を行った。
７６時間経過後の試験片の腐食減量から単位面積・時間あたりの減量を求めた。市販のＳＵＳ４４７Ｊ１における減量より優れている場合に良好と判断した。

試験２（溶接性試験）
溶体化熱処理後の鋼板から、幅２５ｍｍ×長さ４０ｍｍ×厚さ１２ｍｍの試験片を切り出した。この試験片のビッカース硬度を測定した後、溶接熱影響部相当の熱処理(８００℃×３０分、水冷)を行った。熱処理後の試験片についてもビッカース硬度を測定し、溶接熱影響部による硬度変化量(単位：ΔＨｖ)を求めた。

上記の評価結果を、市販の鋼から得た試験片についての評価結果とともに表２に示す。

表２において、耐食性については、腐食減量（単位：ｇ/ｍ^２・ｈｒ）が２以下である場合に合格とした。また、硬度上昇については、ΔＨｖ（硬度変化量）が１００以下である場合に合格とした。
なお、試験Ｎｏ．１７における「加工性不芳」とは、３ヒート目の圧延で耳割れが発生し、５ヒートの圧延が必要であったため本発明外とした。

以下実施例についてのべる。

本発明範囲の鋼組成を有する試験片は、腐食減量が２ｇ/ｍ^２・ｈｒ以下の良好な濃厚アルカリ耐食性を有していた。また、溶接性試験結果についても、硬度変化量(ΔＨｖ)は１００以下であった。なお、硬度上昇の主たる原因は溶接熱影響に伴うσ相生成によるものであり、脆化等の原因となる。本発明範囲では硬度上昇が小さく溶接性が良好といえる。

以上の観点で実施例１の結果についてさらに説明する。
（１）Ｍｏ含有量
Ｎｏ．１８は本発明範囲を超える含有量を有するため、溶接熱影響部相当の熱処理により多量のσ相を生成する。このため、加熱された部分は硬くなり脆化が生じる。Ｎｏ．１はＭｏ含有量が上限近傍であるため、溶接性試験後の硬度上昇が９１と１００に近い上昇を示す。フェライト相を安定生成させるために、Ｎｏ．２のように０．２質量％以上の含有が必要である。

（２）Ｗの含有量
Ｎｏ．１９はＷ含有量の上限を超えた材料である。この材料はＷを多く含むため耐濃厚アルカリ耐食性に優れるが、溶接性試験後の硬さ上昇が１００を超えて、溶接性に問題があることがわかる。溶接性の観点からＷ含有量は３．０質量％以下であることが望ましい。

（３）Ｍｎ含有量
Ｍｎは、その含有量が２．０質量％を超えると耐食性の劣化を招く。Ｎｏ．２２は腐食減量が２を超える。一方Ｎｏ．１２のように上限を超えない場合には、腐食減量が２以下となる。

（４）Ｎｉ含有量
Ｎｉはオーステナイト相生成に必要な元素である。しかしながら二相ステンレスの場合には、Ｎｉを多量に含有すると、耐高温濃厚アルカリ耐性が劣化する。このためＮｉ含有量の上限は１０．０質量％となる。１０．０質量％を超えたＮｏ．１５は腐食減量が大きい。

（５）Ｃｒ含有量
Ｃｒはフェライト生成元素であるとともに、耐食性を向上させる効果を有する。含有量が２５．０質量％未満では高温濃厚アルカリのような激しい腐食環境で耐えうる耐食性を付与することができない。望ましくは２６．０質量％以上である。一方、Ｃｒにはσ相析出を促進する効果も有するため、Ｃｒ含有量が２８．０質量％以上になると溶接などの熱影響部にはσ相が析出して耐食性を劣化させる。Ｃｒ量が上限を超えるＮｏ．１７は優れた耐食性を示すが、溶接性試験における硬度上昇が大きい問題がある。Ｃｒ含有量の下限未満であるＮｏ．１６は高温濃厚アルカリ環境における腐食減量が２を超えている。

（６）Ｎ含有量
Ｎはオーステナイト生成促進元素であり、耐食性向上に寄与する元素である。しかしながら多量に含む材料は溶接時に気泡が発生し、また窒化物が生成するため溶接部の硬度が上昇する。したがって、Ｎ含有量は０．５％未満とする。０．５％未満を超えたＮｏ．２０は溶接性が不芳である。

（７）より好ましい範囲
鋼組成がＣｒ：２６．０％以上で２７．９５％以下、Ｍｏ：０．５〜３．０％、Ｍｏ＋Ｗ：１．０％以上５．０％以下、Ｍｎ：１．７％以下およびＮｉ：６．０％以上９．５％以下という特徴を有する材料（Ｎｏ．３，Ｎｏ．４，Ｎｏ．５，Ｎｏ．７，Ｎｏ．８，Ｎｏ．９，Ｎｏ．１０およびＮｏ．１１)は腐食減量が１．０以下かつ硬度の上昇が５０以下の良好な特性を示す。

実施例２
ステンレス鋼板におけるフェライト量、フェライト相数およびオーステナイト粒の平均長軸径の影響を明確にするために以下の実施例を実施した。

真空誘導溶解炉によって表１に示すＮｏ．５の組成を有するステンレス鋼を１５０ｋｇ溶製し、母インゴット材とした。このインゴットをもとに以後の加工工程を種々変化させることで、種々の組織の材料を試作した。

表３にそれぞれの鋼板の製造方法を記載する。なお、実施例１は表３のＡの方法で製造した。

得られた鋼板（試験番号Ｎｏ．５および２３〜３２）について、次の評価を行った。
（１）フェライト量
フィッシャー・インスツルメンツ（株）製ＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥＭＰ３０Ｅ−Ｓを用いて、各試験用の鋼板のフェライト量を測定した。

（２）フェライト相数
ステンレス鋼板の厚み方向と圧延長手方向とを含む面が切断面になるようにステンレス鋼板を切断した。その切断面の表面から０．５ｍｍまでの領域（表面部断面）が含まれるように観察試料をさらに切り出した。この観察試料を樹脂に埋め込む前処理を行い、さらに研摩およびエッチングすることにより、表面部断面を含む観察面を用意した。電子顕微鏡を用いて、この観察面を観察倍率４００倍で厚み方向に連続的に観察し、得られた複数の観察画像を連結して表面から０．５ｍｍの領域を含む画像を用意した。この画像における、鋼板の表面の任意の点を測定開始点として選択し、この測定開始点から、鋼板の厚み方向で０．５ｍｍ中心側に移動した点を測定終了点とした。測定開始点と測定終了点とを結ぶ線を計測線として設定し、この計測線により横断されるフェライト相の数をフェライト相数として測定した。このフェライト相数の測定を一試験鋼板ごとに１０回行い、得られた１０のフェライト相数のうち、最大値と最小値とを除いた８つについて平均値を、その鋼板のフェライト相数とした。

（３）平均長軸径
上記の方法で得た圧延長手断面についての観察面の一部を、電子顕微鏡を用いて、観察倍率２００倍で観察し、一観察視野において少なくとも５個以上のオーステナイト相の長軸径を測定した。測定された５個以上の長軸データのうち、最小値と最大値とを除くデータ（３個以上）について平均値を求めた。一つの試験鋼板について９箇所について圧延長手断面を用意し、これらの断面についての観察面観察面を観察することにより、上記の長軸径の平均値を得た。得られた複数の平均値をさらに平均してその鋼板のオーステナイト相の平均長軸径とした。

（４）腐食減量
実施例１に記載される方法で各試験鋼板について腐食減量の測定を行った。
上記評価の結果を表４に示す。また、腐食減量のフェライト量依存性、フェライト存在指数依存性および平均長軸径依存性を、それぞれ図１，２および３に示す。

フェライト量が４０以上、フェライト相数が１５以上、オーステナイト平均長軸系が３５０μｍ以下であれば、腐食減量がおおよそ１．１以下となり良好な特性となる。

Claims

質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｃｒ：２５．０％以上２８．０％未満、Ｎｉ：６．０％以上１０．０％以下、Ｍｏ：０．２％以上３．５％以下、Ｎ：０．５％未満、およびＷ：３．０％以下を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する耐アルカリ性用途に用いられる二相ステンレス鋼。
前記二相ステンレス鋼中のフェライト量が、４０質量％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の、二相ステンレス鋼。
前記二相ステンレス鋼の表層から０．５ｍｍ厚の間に存在するフェライト相の数が、１５以上であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の、二相ステンレス鋼。
前記二相ステンレス鋼の、圧延長手断面のオーステナイト粒の平均長軸粒径が３５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の、二相ステンレス鋼。